电器学第二章 电接触与电弧理论 2013.ppt

电器学 湖南大学 任何电工装置皆由彼此间以任意方式联系着的单元构成，其中赖以保证电流流通的导体间的联系称为电接触 通过互相接触以实现导电的具体物件称为电触头(简称触头) ，它是接触时接通电路、操作时因其相对运动而断开或闭合电路的两个或两个以上的导体。 一、触头的分类 (一)连接触头 连接触头是以机械方式:焊接、铆接和栓接来连接电路的不同环节，使电流得以自一环节流向另一环节。这种触头在工作过程中无相对运动，永远闭合。连接触头除栓接式为可卸式外，其余为不可卸式。 二、换接触头 (二)换接触头 换接触头是电器中用以接通、分断、转换电路的执行部件，并且总是以动触头和静触头的形式成对地出现。它具有多种形式，诸如楔形触头、刷形触头、指形触头、桥式触头和瓣式触头等。 触头的工作状态 a.闭合状态 ? 触头的主要参数 第一篇 电器的理论基础 第二章 电接触与电弧理论 第二节　电弧及其产生过程 电离形式 表面发射 场所： 金属电极表面 种类： 热发射、场致发射、光发射、二次发射等四种形式 空间电离 场所： 触头间隙内 种类： 光电离、热电离、碰撞电离等三种形式 复合概率：气体性质及纯度 惰性气体、氢气、氮气等不会复合 SF6等——极强的俘获电子的能力 第一篇 电器的理论基础 第二章 电接触与电弧理论 第二节　电弧及其产生过程 (三)电弧的外观与本质 图2－5 A——anode C——cathode 阴极斑点 温度极高（气化温度）、电流密度极高 在自身磁场作用下运动 阳极斑点 近阴极区、近阳极区 两极区的电压降与电流无关，20V 弧柱 其内部气体全部电离 等离子区：正负带电粒子电量相等 电场强度近乎恒值 图2－5 电弧本质 自持放电的一种形式 P41 四、电弧的能量平衡 电弧功率计算 电弧电压公式2－5 电弧功率公式2－6 短弧：U0占主导地位——金属件散热 长弧：UA占主导地位——弧柱散热 电弧的动态热平衡方程 式2－7 电弧的熄灭取决于PA和Pd 灭弧指导 在电弧长度维持不变的情况下，对应每一个直流电流Ih，当电弧中的发热和散热过程达到平衡后，弧隙两端都会有一个与之对应的电压Uh，则称Uh与Ih的关系为直流电弧的静态伏安特性。 式中 U0：是电弧近极压降，V； L：电弧长度，cm； n和c：常数，n＝0.25； Ih：电弧电流，Ａ； 定义：如下后图所示，是指一个周期内Ｕh与Ｉh关系曲线，用uh-ih表示。 第一篇 电器的理论基础 第二章 电接触与电弧理论 第五节　交流电弧及其熄灭 第一篇 电器的理论基础 第二章 电接触与电弧理论 第五节　交流电弧及其熄灭 第一篇 电器的理论基础 第二章 电接触与电弧理论 第六节　灭弧装置 火花产生的原理 原因：当触点断开时，由于电路存在着电感，而使触点间产生过电压，则触点间隙被击穿而产生火花放电。 现象：火花放电是由于触点间隙被击穿而引起的忽通忽断的不稳定的放电现象。 原理：触点断开时由于电路中存在着电感，而动静触点相当于电容的两个极板，所以当触点断开时，储藏在电感内的能量要释放出来，而对动静触点充电。 特点：随着触点间距不断增大，击穿电压需要更高，所以火花放电越来越微弱到最后熄灭。 危害：火花放电会使触点产生电气磨损，并且会产生高频信号，严重干扰无线电通讯，必须设法消除。 火花放电的熄灭原理及灭火花电路 设置附加电路，将电感中的能量消耗掉，就可以使电路不形成火花放电现象，或降低触点间过电压，缩短放电时间。 灭火花电路一般用于直流继电器中。因为继电器的控制对象大都是电感性负载，所以需要设置灭火花电路。 熄灭火花的两种途径 一种是给负载电感线圈提供一条释放能量的通道，当触点断开时，电感的能量可以通过辅助通道释放掉，如图(a)、(c)及(d)； 图(d)采用稳压二极板，是为了缩短电感放电时间，提高di/dt，而且又能保证触点不被击穿产生火花放电。 熄灭火花的两种途径 另一种途径是限制触点断开时的电压 图(b)，其电容两端的电压不能突变，当触点断开时，加于触点两端的电压很小，当电容两极板电压升高之后，触点已断开一定的距离。 二、简单灭弧 在大气中开触头拉长电弧使熄灭。借机械力或电弧电流本身产生的电动力拉长电弧（l增大），并使之在运动中不断与新鲜空气接触而冷却（E增大、介质恢复），从而UA增大，大于u-iR时，电弧熄灭。 （多用于低压电器中的刀开关和直动式交流接触器） 第一篇 电器的理论基础